题目内容
在实验室中拟用氧化铜、稀硫酸和锌来制取纯净的铜，甲、乙两位同学分别设计了如下实验方案；
甲：①把CuO溶于适量稀硫酸中；②在①的溶液中加入适量Zn，充分反应后过滤、烘干，即得纯净的Cu．
乙：①锌与稀H2SO4反应制H2；②将H2通入CuO中并加热，充分反应后即得纯净的Cu．
（1）若要制得相同质量的纯Cu，所消耗的锌和稀硫酸的量：甲
（2）乙用上图装置来制取干燥的H2，a中的液体应是
（3）丙同学认为上述两种方案所制得的Cu都难以保证Cu的纯度，应对上述两种方案加以完善．你
理由：①（对甲同学实验而言）
②（对乙同学实验而言）
（4）请你分别对甲、乙两同学的实验方案加以完善：
①（甲）
②（乙）
甲：①把CuO溶于适量稀硫酸中；②在①的溶液中加入适量Zn，充分反应后过滤、烘干，即得纯净的Cu．
乙：①锌与稀H2SO4反应制H2；②将H2通入CuO中并加热，充分反应后即得纯净的Cu．
（1）若要制得相同质量的纯Cu，所消耗的锌和稀硫酸的量：甲
小于
小于
乙（填“大于”、“小于”或“等于”），原因是乙方案中氢气除了作还原剂外，还需用来排尽装置中的空气和作保护气
乙方案中氢气除了作还原剂外，还需用来排尽装置中的空气和作保护气
．（2）乙用上图装置来制取干燥的H2，a中的液体应是
稀硫酸
稀硫酸
；b中的液体应是浓硫酸
浓硫酸
，使该装置产生氢气的操作顺序应该是打开止水夹①②③，由④通入少量气体使稀硫酸流入盛锌的容器内，再立即关闭
打开止水夹①②③，由④通入少量气体使稀硫酸流入盛锌的容器内，再立即关闭
．d的优点防止不纯的氢气点燃时发生爆炸
防止不纯的氢气点燃时发生爆炸
．（3）丙同学认为上述两种方案所制得的Cu都难以保证Cu的纯度，应对上述两种方案加以完善．你
是
是
（填“是”或“否”）赞同丙同学的看法．理由：①（对甲同学实验而言）
甲方案制得的铜中可能混有锌，且过滤后未洗涤
甲方案制得的铜中可能混有锌，且过滤后未洗涤
；②（对乙同学实验而言）
乙方案制得的铜中可能混有氧化铜
乙方案制得的铜中可能混有氧化铜
．（4）请你分别对甲、乙两同学的实验方案加以完善：
①（甲）
将甲过滤所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，至不再放出气体为止，过滤并洗涤、烘干
将甲过滤所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，至不再放出气体为止，过滤并洗涤、烘干
．②（乙）
将乙所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，充分反应后过滤并洗涤、烘干
将乙所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，充分反应后过滤并洗涤、烘干
．分析：（1）甲的实验方案相关方程式为：Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑，Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，乙的实验方案相关方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，H2+CuO=Cu+H2O，从反应来看，两种方案所用H2SO4和Zn的量相同，但由于乙的实验方案中氢气还原氧化铜这一步，要先通氢气，反应结束后还要通一会氢气，故甲方案所用锌的量比乙方案少．
（2）反应物为稀硫酸，液体干燥剂为浓硫酸，打开止水夹①②③，由④通入少量气体使稀硫酸流入盛锌的容器内，再立即关闭，倒置的漏斗下面容积大，氢气的密度很小，可以防止不纯的氢气点燃时发生爆炸．
（3）甲中加入适量Zn，锌必然过量，制得的铜中混有锌，且过滤后未洗涤；乙中氧化铜不一定能被氢气完全还原，制得的铜中可能混有氧化铜．
（4）除去多余的锌或氧化铜，都可选用稀硫酸．
（2）反应物为稀硫酸，液体干燥剂为浓硫酸，打开止水夹①②③，由④通入少量气体使稀硫酸流入盛锌的容器内，再立即关闭，倒置的漏斗下面容积大，氢气的密度很小，可以防止不纯的氢气点燃时发生爆炸．
（3）甲中加入适量Zn，锌必然过量，制得的铜中混有锌，且过滤后未洗涤；乙中氧化铜不一定能被氢气完全还原，制得的铜中可能混有氧化铜．
（4）除去多余的锌或氧化铜，都可选用稀硫酸．
解答：解：甲的实验方案相关方程式为：Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑，Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，乙的实验方案相关方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，H2+CuO=Cu+H2O，从反应来看，两种方案所用H2SO4和Zn的量相同，但由于乙的实验方案中氢气还原氧化铜这一步，要先通氢气，反应结束后还要通一会氢气，故甲方案所用锌的量比乙方案少．
故答案为：小于，乙方案中氢气除了作还原剂外，还需用来排尽装置中的空气和作保护气；
（2）a中为反应所需的原料：稀硫酸，b是液体干燥剂：浓硫酸，打开止水夹①②③，由④通入少量气体增大容器内的压强，使稀硫酸流入到盛锌的锥形瓶内，再立即关闭．倒置的漏斗以防止不纯的氢气点燃时发生爆炸，故答案为：稀硫酸；浓硫酸；打开止水夹①②③，由④通入少量气体使稀硫酸流入到盛锌的锥形瓶内，再立即关闭；防止不纯的氢气点燃时发生爆炸；
（3）甲中加入适量Zn，锌必然过量，制得的铜中混有锌，且过滤后未洗涤；乙中氧化铜不一定能被氢气完全还原（被还原的铜也有可能再次被氧化），制得的铜中可能混有氧化铜．
故答案为：甲方案制得的铜中可能混有锌，且过滤后未洗涤；乙方案制得的铜中可能混有氧化铜；
（4）甲方案中锌过量，可用稀硫酸除去；乙方案中氧化铜过量，也可用稀硫酸除去，具体操作为将甲过滤所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，至不再放出气体为止，过滤并洗涤、烘干；将乙所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，充分反应后过滤并洗涤、烘干，故答案为：将甲过滤所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，至不再放出气体为止，过滤并洗涤、烘干；将乙所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，充分反应后过滤并洗涤、烘干．
故答案为：小于，乙方案中氢气除了作还原剂外，还需用来排尽装置中的空气和作保护气；
（2）a中为反应所需的原料：稀硫酸，b是液体干燥剂：浓硫酸，打开止水夹①②③，由④通入少量气体增大容器内的压强，使稀硫酸流入到盛锌的锥形瓶内，再立即关闭．倒置的漏斗以防止不纯的氢气点燃时发生爆炸，故答案为：稀硫酸；浓硫酸；打开止水夹①②③，由④通入少量气体使稀硫酸流入到盛锌的锥形瓶内，再立即关闭；防止不纯的氢气点燃时发生爆炸；
（3）甲中加入适量Zn，锌必然过量，制得的铜中混有锌，且过滤后未洗涤；乙中氧化铜不一定能被氢气完全还原（被还原的铜也有可能再次被氧化），制得的铜中可能混有氧化铜．
故答案为：甲方案制得的铜中可能混有锌，且过滤后未洗涤；乙方案制得的铜中可能混有氧化铜；
（4）甲方案中锌过量，可用稀硫酸除去；乙方案中氧化铜过量，也可用稀硫酸除去，具体操作为将甲过滤所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，至不再放出气体为止，过滤并洗涤、烘干；将乙所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，充分反应后过滤并洗涤、烘干，故答案为：将甲过滤所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，至不再放出气体为止，过滤并洗涤、烘干；将乙所得的固体加入过量的稀硫酸，不断搅拌，充分反应后过滤并洗涤、烘干．
点评：实验方案设计与评价是高考不变的一个题型，每年高考必考，是热点题型、也是高考难点之一，本题重点考查了由氧化铜制备铜的实验方案的设计和评价，特别要注意氢气在还原氧化铜中所起的作用．
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